【摘要】：混凝土是當(dāng)今應(yīng)用最廣的建筑材料。然而,由于環(huán)境中侵蝕性介質(zhì)引起混凝土材料的耐久性不足導(dǎo)致了建筑結(jié)構(gòu)無(wú)法達(dá)到正常的服役年限�；炷恋牧踊�(如凍融、鋼筋銹蝕等),往往與水分的存在及其傳輸緊密相關(guān)。外部侵蝕性介質(zhì)如氯離子以水為傳輸載體,在毛細(xì)吸水作用下侵入材料內(nèi)部和遷移,引起鋼筋銹蝕等劣化反應(yīng),從而加速了混凝土結(jié)構(gòu)的劣化進(jìn)程。當(dāng)前,為了追蹤和研究水泥基材料中水分的傳輸過(guò)程和規(guī)律,多數(shù)研究只在一維或二維條件下建立材料中的含水率或吸水深度與吸水時(shí)間的函數(shù)關(guān)系,更不能可視化地表征水在材料內(nèi)部的三維傳輸過(guò)程和分布信息。因此,本文主要應(yīng)用X射線(xiàn)斷層掃描技術(shù)(即X-ray Tomography Technique,簡(jiǎn)稱(chēng)XCT)進(jìn)行原位可視化追蹤和表征水分在凈漿中的傳輸過(guò)程和規(guī)律,主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)果如下:(1)采用碘化鈉溶液替代純水作為CT圖像增強(qiáng)劑進(jìn)行毛細(xì)吸水試驗(yàn)和XCT測(cè)試,以實(shí)現(xiàn)原位、可視化表征水泥基材料中水分的動(dòng)態(tài)傳輸過(guò)程,突破XCT技術(shù)無(wú)法直觀(guān)追蹤凈漿中純水遷移的局限性。經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的碘化鈉溶液可得到具有明顯對(duì)比度的CT圖像,可清晰界定凈漿中已吸水區(qū)域和未吸水區(qū)域。(2)采用相關(guān)的圖像修正理論進(jìn)行“偽影”修正,提出了平均灰度值法進(jìn)行量化分析水分在凈漿中的吸水深度。通過(guò)劈開(kāi)測(cè)量試樣的實(shí)際吸水深度和電位滴定法測(cè)定毛細(xì)吸水3h后0.4水灰比凈漿試樣中碘離子濃度隨吸水深度的分布規(guī)律兩種實(shí)驗(yàn)表明,應(yīng)用XCT技術(shù)和平均灰度值法追蹤凈漿中水分的傳輸過(guò)程是有效的。此外,應(yīng)用XCT技術(shù)進(jìn)行原位可視化監(jiān)測(cè)和描述了四種不同凈漿試樣(水灰比分別為0.3、0.4、0.5和0.6)中水分傳輸?shù)?D和3D演變過(guò)程。(3)通過(guò)稱(chēng)重法研究水泥凈漿中水分的傳輸規(guī)律時(shí)發(fā)現(xiàn),在毛細(xì)吸附作用下,隨著吸水時(shí)間的增長(zhǎng),試樣的毛細(xì)吸水過(guò)程表現(xiàn)為前期吸水量增加較快、后期逐漸緩慢的過(guò)程。同時(shí),四種不同凈漿試樣的單位面積的毛細(xì)吸水量與時(shí)間平方根均呈現(xiàn)線(xiàn)性關(guān)系,其擬合曲線(xiàn)的斜率即為毛細(xì)吸水率S。水灰比越大,毛細(xì)吸水量也越多,吸水率越大。(4)應(yīng)用XCT技術(shù)和劈開(kāi)測(cè)量?jī)煞N方法研究水泥凈漿中毛細(xì)吸水深度隨時(shí)間的變化規(guī)律時(shí)發(fā)現(xiàn),在毛細(xì)吸附作用下,隨著吸水時(shí)間的延長(zhǎng),試樣的毛細(xì)吸水過(guò)程表現(xiàn)為前期吸水深度增長(zhǎng)較快、后期逐漸緩慢的過(guò)程。同時(shí),四種不同凈漿的毛細(xì)吸水深度與時(shí)間平方根均呈線(xiàn)性關(guān)系,符合Locas-Washburn方程,其擬合曲線(xiàn)的斜率即為毛細(xì)管系數(shù)k。水灰比越大,毛細(xì)吸水深度也越深,毛細(xì)管系數(shù)越大。(5)凈漿在毛細(xì)吸水作用下的毛細(xì)吸水率與毛細(xì)管系數(shù)具有較好的線(xiàn)性關(guān)系,這與Han?i?等人利用中子成像技術(shù)得到的結(jié)論相吻合。
【圖文】：

、以及可視化表征隨著吸水時(shí)間的增長(zhǎng)，水分在凈漿內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的 2D 和 3D過(guò)程。.4 水泥基材料中毛細(xì)吸水傳輸針對(duì)多孔介質(zhì)的毛細(xì)吸水試驗(yàn)，Hall C[9]曾提出在一維條件下樣品毛細(xì)吸三種方式，分別為側(cè)吸法、下吸法和上吸法，如圖 1-1 所示。其中，側(cè)吸法避免了水的重力的影響，但會(huì)存在靜水壓力的作用；若采用上吸法，試樣將毛細(xì)吸附力和水的重力的共同作用；若采用下吸法，此時(shí)可忽略水的重力的，水將在毛細(xì)吸附作用下沿孔結(jié)構(gòu)向上遷移。除了一些水工及海上建筑工程多數(shù)水泥基材料是非完全飽水的，此時(shí)水溶液進(jìn)入材料內(nèi)部的主要驅(qū)動(dòng)力為吸水作用[10]。因此，，下吸法是研究多孔介質(zhì)毛細(xì)吸水傳輸最常用的毛細(xì)吸驗(yàn)方式。

水泥基材料水分傳輸過(guò)程的可視化表征與量化分析程，即為Washburn方程：cos cos( )4 2rh t t A th （cos2r ，為多孔介質(zhì)的毛細(xì)管系數(shù)。對(duì)于給定的多孔介質(zhì)和流體，參數(shù)r ， ， 和細(xì)力的主導(dǎo)下，單一平行毛細(xì)管內(nèi)液體的毛細(xì)吸系。
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TU528

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2688662